第8章 典型液压系统分析

1、一、对液压传动系统的要求一、对液压传动系统的要求工程机械液压系统质量好坏，可按下列指标进行分析工程机械液压系统质量好坏，可按下列指标进行分析比较：比较：1.1.系统构成系统构成在满足机器工作要求和使用条件的前提下，系统构成在满足机器工作要求和使用条件的前提下，系统构成的先进性主要表现在系统简单、紧凑、自重轻，元的先进性主要表现在系统简单、紧凑、自重轻，元件选择合理，三化（标准化、系列化、通用化）程件选择合理，三化（标准化、系列化、通用化）程度高。便于安装、调试、使用、维护，工作安全可度高。便于安装、调试、使用、维护，工作安全可靠，应急能力强等方面。靠，应急能力强等方面。要达到这些要求，仅有良好

2、的元件是不够的，还必须要达到这些要求，仅有良好的元件是不够的，还必须有先进合理的系统设计方案。有先进合理的系统设计方案。2 2经济性经济性经济性指标包括系统的造价和使用费，系统传动效经济性指标包括系统的造价和使用费，系统传动效率和功率利用等。率和功率利用等。这几项指标不是相互独立的，需做综合分析。这几项指标不是相互独立的，需做综合分析。3 3技术性能技术性能持术性能包括调速范围，微动性能，启动、制动及持术性能包括调速范围，微动性能，启动、制动及换向动作灵敏性，传动平稳性，限速性能，缓冲、换向动作灵敏性，传动平稳性，限速性能，缓冲、锁紧、补油、限压、卸荷等完善的功能及振动、锁紧、补油、限压、卸荷

3、等完善的功能及振动、噪声和外泄大小等。噪声和外泄大小等。二、液压系统的分类二、液压系统的分类（一）开式系统和闭式系统（一）开式系统和闭式系统按液体的循环方式分有：按液体的循环方式分有：1.1.开式系统开式系统在开式系统中，液压泵从油箱中吸油，输出的压力在开式系统中，液压泵从油箱中吸油，输出的压力油经换向阀进入执行机构中，执行机构另一腔的油经换向阀进入执行机构中，执行机构另一腔的油液经换向阀流回油箱。油液经换向阀流回油箱。开式系统开式系统其特点其特点- -结构简单，结构简单，油液循环大，散热条件好，油液油液循环大，散热条件好，油液中的杂质可在油箱中沉淀。中的杂质可在油箱中沉淀。油箱容积大，与空气

4、接触的机会多，油箱容积大，与空气接触的机会多，系统的差平稳性，系统的能量系统的差平稳性，系统的能量不能反馈，不能反馈，制动时，机构所具有的动能将全部消耗在节流损失上，制动时，机构所具有的动能将全部消耗在节流损失上，而转化为热能，使系统油温的升高。而转化为热能，使系统油温的升高。油箱容积小，结构紧凑。空气进入油箱的机会少，工油箱容积小，结构紧凑。空气进入油箱的机会少，工作平稳。吸油条件好。作平稳。吸油条件好。2.2.闭式系统闭式系统液压马达的回油管与液压泵的进油液压马达的回油管与液压泵的进油口直接连接，形成一个闭合循环。口直接连接，形成一个闭合循环。为了补偿系统的泄漏损失需为了补偿系统的泄漏损失

5、需要一个小型的补油泵，通过要一个小型的补油泵，通过单向阀进行补油。单向阀进行补油。优点优点- -结构紧凑，自重轻；系统中一般都用双向变量泵，直接结构紧凑，自重轻；系统中一般都用双向变量泵，直接用液压泵的变量机构调节速度和方向，避免了换向阀方式造用液压泵的变量机构调节速度和方向，避免了换向阀方式造成的节流损失和换向冲击。成的节流损失和换向冲击。缺点缺点- -由于没有大体积的油箱，自然冷却条件差，油液中的污由于没有大体积的油箱，自然冷却条件差，油液中的污物也不能在油箱中沉淀，一般都需加设冷却器，对滤油器的物也不能在油箱中沉淀，一般都需加设冷却器，对滤油器的要求也较高；由于通常使用双向变量泵，故价格

6、高，维修也要求也较高；由于通常使用双向变量泵，故价格高，维修也较麻烦；此外，尚须加设补油泵等，使系统复杂化。较麻烦；此外，尚须加设补油泵等，使系统复杂化。（二）串联系统和并联系统（二）串联系统和并联系统从执行机构连接的方式分有：从执行机构连接的方式分有：1.1.串联系统串联系统特点特点- -前一个执行机构的回油路与后一个执行机构的进油路相前一个执行机构的回油路与后一个执行机构的进油路相连接，液压泵输出的压力等于整个系统中的压力损失与各执连接，液压泵输出的压力等于整个系统中的压力损失与各执行机构的工作压力之总和。若负载小，各串联的液压缸可以行机构的工作压力之总和。若负载小，各串联的液压缸可以同时

7、动作，当负载大时比较难以实同步动作。同时动作，当负载大时比较难以实同步动作。 串联系统示意图串联系统示意图2.2.并联系统并联系统各执行机构的进油路经换向阀直接与液压泵的供油路相各执行机构的进油路经换向阀直接与液压泵的供油路相通，而执行机构的另一腔的回油又经换向阀和系统总通，而执行机构的另一腔的回油又经换向阀和系统总的回油路相通，液压泵输出的压力油可以同时供给并的回油路相通，液压泵输出的压力油可以同时供给并联的执行机构工作。联的执行机构工作。并联系统示意图并联系统示意图（三）多泵系统与单泵系统（三）多泵系统与单泵系统1 1. .单泵系统单泵系统系统简单，维修方便。但在系统中有几个执行元件时，系

8、统简单，维修方便。但在系统中有几个执行元件时，油泵压力必须满足工作压力最高的执行元件的要求，油泵压力必须满足工作压力最高的执行元件的要求，流量也必须满足流量最大的执行元件的要求，因而流量也必须满足流量最大的执行元件的要求，因而不能充分发挥油泵的作用。不能充分发挥油泵的作用。单泵系统示意图单泵系统示意图 双泵系统示意图双泵系统示意图 多泵系统示意图多泵系统示意图复合动作要求较高的工程机械中，常用双泵或多泵复合动作要求较高的工程机械中，常用双泵或多泵系统，可以提高作业效率和发动机功率利用率。系统，可以提高作业效率和发动机功率利用率。（四）定量泵系统与变量泵系统（四）定量泵系统与变量泵系统1 1.

9、.定量泵系统定量泵系统液压系统中用定量泵供油的，称为定量泵系统。液压系统中用定量泵供油的，称为定量泵系统。2 2. .变量泵系统变量泵系统若用变量泵供油，则称为变量泵系统。若用变量泵供油，则称为变量泵系统。3 3. .定量泵系统的特点定量泵系统的特点 （1 1）定量泵结构简单，制造容易，价格便宜，工作）定量泵结构简单，制造容易，价格便宜，工作可靠。可靠。（2 2）在定量泵系统中，液压泵的输出流量受外载荷）在定量泵系统中，液压泵的输出流量受外载荷变化的影响很小，所以各执行元件的运动速度也不变化的影响很小，所以各执行元件的运动速度也不大受外载荷变化的影响。大受外载荷变化的影响。4 4. .变量泵系

10、统所用的液压泵一般是恒功率变量轴向柱变量泵系统所用的液压泵一般是恒功率变量轴向柱塞泵。塞泵。利用压力补偿变量机构可以使泵的输出流量随系统工利用压力补偿变量机构可以使泵的输出流量随系统工作压力的变化而变化，从而保证驱动泵的功率为一作压力的变化而变化，从而保证驱动泵的功率为一恒值。恒值。恒功率变量泵系统的缺点恒功率变量泵系统的缺点- -（1 1）空载时，系统压力最小，这时泵的输出流量却）空载时，系统压力最小，这时泵的输出流量却最大。从而使空载时的压力损失增加。最大。从而使空载时的压力损失增加。（2 2）变量泵结构复杂，造价高。）变量泵结构复杂，造价高。 8-2 8-2 典型系统分析典型系统分析液压

11、系统是根据液压设备的工作要求，选用适当的液压系统是根据液压设备的工作要求，选用适当的基本回路组成的。基本回路组成的。一般用液压系统图表示。一般用液压系统图表示。在液压系统图中，各液压元件及它们之间的连接与在液压系统图中，各液压元件及它们之间的连接与控制方式，均按标准图形符号画出。控制方式，均按标准图形符号画出。分析液压系统，主要是读懂液压系统图，分析液压系统，主要是读懂液压系统图，其方法与其方法与步骤步骤：1 1. .了解液压系统的任务、工作循环、应具备的性能了解液压系统的任务、工作循环、应具备的性能和需要满足的要求；和需要满足的要求；2 2. .查阅系统图中所有的液压元件及其连接关系，分查阅

12、系统图中所有的液压元件及其连接关系，分析它们的作用及所组成的回路功能；析它们的作用及所组成的回路功能；3 3. .分析油路，了解系统的工作原理及特点。分析油路，了解系统的工作原理及特点。4 4. .同时应考虑对系统的具体要求：同时应考虑对系统的具体要求：（1 1）系统的构成）系统的构成 （2 2）经济性）经济性（3 3）技术性能）技术性能通过分析与学习，加深理解液压元件的功能和基本回通过分析与学习，加深理解液压元件的功能和基本回路的合理组合，熟悉阅读液压系统图的基本方法，路的合理组合，熟悉阅读液压系统图的基本方法，为分析和设计液压传动系统奠定必要的基础。为分析和设计液压传动系统奠定必要的基础。

13、液压系统分析时：液压系统分析时：1.1.首先了解该液压系统有哪些工作任务，有几个执行首先了解该液压系统有哪些工作任务，有几个执行机构组成的，其工作循环应具备的要求有哪些？机构组成的，其工作循环应具备的要求有哪些？2.2.需要用哪些元件，各元件之间的连接关系。需要用哪些元件，各元件之间的连接关系。3.3.分析油路，各元件的作用是什么。分析油路，各元件的作用是什么。一、汽车起重机的液压系统分析一、汽车起重机的液压系统分析1.1.汽车起重机的应用汽车起重机的应用将起重设备安装在汽车底盘上，完成吊装任务的机械将起重设备安装在汽车底盘上，完成吊装任务的机械称为汽车起重机。称为汽车起重机。汽车起重机广泛应

14、用在运输、建筑、装卸、矿山、筑汽车起重机广泛应用在运输、建筑、装卸、矿山、筑路工地上，是一种行走式起重机。路工地上，是一种行走式起重机。2.2.汽车起重机的组成汽车起重机的组成汽车液压起重机主要由起升、变幅、伸缩、回转、支汽车液压起重机主要由起升、变幅、伸缩、回转、支腿和行走机构组成。腿和行走机构组成。除行走机构外，均采用液压传动。除行走机构外，均采用液压传动。3.3.工作过程工作过程汽车起重机是循环作业机械。其工作是由起吊、回转、汽车起重机是循环作业机械。其工作是由起吊、回转、卸载、返回组成。有时也进行间断的短距离行驶运卸载、返回组成。有时也进行间断的短距离行驶运动。动。起吊、制动频繁，经常

15、受到冲击载荷的作用。其工况起吊、制动频繁，经常受到冲击载荷的作用。其工况是经常变化的，各机构的工作繁忙程度也是不同的。是经常变化的，各机构的工作繁忙程度也是不同的。4.4.汽车起重机液压系统汽车起重机液压系统汽车起重机液压系统一般采用定量系统，开式循环油汽车起重机液压系统一般采用定量系统，开式循环油路较多。有单泵串联系统，双泵双回路系统和多泵路较多。有单泵串联系统，双泵双回路系统和多泵多回路系统；有的也采用变量液压系统。多回路系统；有的也采用变量液压系统。起重量起重量5t5t以下的轻型汽车起重机以下的轻型汽车起重机, ,采用的是单泵（或采用的是单泵（或双泵）单回路系统，由一台或两台液压泵供给压

16、力双泵）单回路系统，由一台或两台液压泵供给压力油，通过一个回路实现吊臂变幅、转台回转、吊臂油，通过一个回路实现吊臂变幅、转台回转、吊臂伸缩和支腿伸缩等动作，不便做复合动作，发动机伸缩和支腿伸缩等动作，不便做复合动作，发动机功率的利用不充分。功率的利用不充分。全回转式汽车起重机（转台可任意旋转全回转式汽车起重机（转台可任意旋转360360 ) )，两，两个工作机构同时动作的机会较多，故多采用双泵双个工作机构同时动作的机会较多，故多采用双泵双路系统，它可使发动机功率分别用于两种作业动作，路系统，它可使发动机功率分别用于两种作业动作，既能很好配合，也可以各自独立工作。既能很好配合，也可以各自独立工作

17、。5.5.汽车起重机分类组成特点汽车起重机分类组成特点小型起重量小型起重量3t3t、中型、中型414t414t、重型（起重量为、重型（起重量为1550t )1550t )、超重型（起重量在、超重型（起重量在50t 50t 以上）。以上）。利用汽车底盘，其具有汽车的行驶通过性能，机动灵利用汽车底盘，其具有汽车的行驶通过性能，机动灵活，行驶速度高，快速转移。活，行驶速度高，快速转移。汽车底盘通常由专业厂家生产，在现成的汽车底盘上汽车底盘通常由专业厂家生产，在现成的汽车底盘上改装起重机比较容易。改装起重机比较容易。液压系统回路有液压系统回路有: :支腿回路、变幅回路、伸缩回路、起升回路、回转支腿回路

18、、变幅回路、伸缩回路、起升回路、回转回路。回路。各回路中的液压元件的作用：各回路中的液压元件的作用：各回路由哪些基本回路组成？各回路由哪些基本回路组成？各部分油液循环路线是：各部分油液循环路线是：汽车起重机液压系统汽车起重机液压系统二、单斗挖掘机液压系统二、单斗挖掘机液压系统（一）概述（一）概述各种类型的挖掘机械广泛用于建筑、交通运输、水各种类型的挖掘机械广泛用于建筑、交通运输、水利工程、矿山采掘以及现代军事工程的机械化施利工程、矿山采掘以及现代军事工程的机械化施工。据统计，施工中约有工。据统计，施工中约有6060的土方量是由挖掘的土方量是由挖掘机来完成的。机来完成的。 ( (二二) )挖掘机

19、的分类挖掘机的分类1.1.按照工作装置的数量：分为单斗和多斗两种。按照工作装置的数量：分为单斗和多斗两种。2.2.按行走装置分按行走装置分- -履带式、轮胎式。履带式、轮胎式。3.3.按工作装置结构分按工作装置结构分- -正铲、反铲。正铲、反铲。4.4.按工作装置操纵分按工作装置操纵分- -机械操纵式、液压操纵式。机械操纵式、液压操纵式。（三）（三）WY100WY100型履带式液压挖掘机液压系统分析型履带式液压挖掘机液压系统分析（一）主要组成（一）主要组成由液压控制的系统由液压控制的系统有工作装置有工作装置- -（包括动臂、斗杆和（包括动臂、斗杆和铲斗）、回转机构、行走机构三部分。工作装置由铲

20、斗）、回转机构、行走机构三部分。工作装置由3 3个液压缸分别驱动动臂、斗杆和铲斗的运动。个液压缸分别驱动动臂、斗杆和铲斗的运动。回转机构回转机构由一个液压马达通过减速装置，使小齿轮和由一个液压马达通过减速装置，使小齿轮和大齿圈啮合传动，使上车和下车相对转动。大齿圈啮合传动，使上车和下车相对转动。履带式液压挖掘机履带式液压挖掘机其行走机构是通过两个液压马达来其行走机构是通过两个液压马达来驱动的。驱动的。其工作装置主要用于挖掘作业。更换工作装置可进行其工作装置主要用于挖掘作业。更换工作装置可进行抓斗、装卸等工作。抓斗、装卸等工作。（二）（二） WY100WY100型履带式液压型履带式液压挖掘机工作

21、过程：单斗挖掘机是循环作业式机械，挖掘机工作过程：单斗挖掘机是循环作业式机械，每一工作循环包括挖掘、满斗回转、卸料、返回每一工作循环包括挖掘、满斗回转、卸料、返回四个工作过程。四个工作过程。单斗挖掘机的执行元件较多，复合动作频繁。单斗挖掘机的执行元件较多，复合动作频繁。（三）（三）WY100WY100型履带式单斗液压挖掘机液压系统分析型履带式单斗液压挖掘机液压系统分析其液压系统分上车和下车两部分。其液压系统分上车和下车两部分。系统由两个液压泵系统由两个液压泵A、B。系统由两个独立的液压系统。系统由两个独立的液压系统组成。组成。液压泵液压泵A输出的压力油通过多路阀输出的压力油通过多路阀（它包括有换向（它包括有换向阀阀1 1、2 2、3 3、4 4、5 5）向所控制的工作装置供压力油。